Question

【題目】含鉻化合物有毒，對(duì)人畜危害很大。因此含鉻廢水必須進(jìn)行處理才能排放。已知：Cr3+Cr(OH)3CrO2-。

(1)在含+6價(jià)鉻的廢水中加入一定量的硫酸和硫酸亞鐵，使+6價(jià)鉻還原成+3價(jià)鉻；再調(diào)節(jié)溶液pH在6～8之間，使Fe3+和Cr3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀而除去。

①寫(xiě)出Cr2O72-與FeSO4溶液在酸性條件下反應(yīng)的離子方程式_______________________。

②用離子方程式表示溶液pH不能超過(guò)10的原因__________________________________。

③若處理后的廢水中殘留的c(Fe3+)=2×10－13 mol/L，則殘留的Cr3+的濃度為___________。(已知：Ksp[Fe(OH)3]=4.0×10-38 Ksp[Cr(OH)3]=6.0×10-31)

(2)將含+6價(jià)鉻的廢水放入電解槽內(nèi)，用鐵作陽(yáng)極，加入適量的氯化鈉進(jìn)行電解。陽(yáng)極區(qū)生成的Fe2+和Cr2O72一發(fā)生反應(yīng)，生成的Fe3+和Cr3+在陰極區(qū)與OH一結(jié)合成氫氧化物沉淀而除去。

①寫(xiě)出陰極的電極反應(yīng)式__________________________。

②電解法中加入氯化鈉的作用是______________________。

(3)某化學(xué)興趣小組以含+6價(jià)鉻和+2價(jià)錳的工業(yè)廢水為試樣，研究鐵屑用量和pH對(duì)廢水中鉻、錳去除率的影響。

①取100mL廢水于250 mL三角瓶中，調(diào)節(jié)pH到規(guī)定值，分別加入不同量的廢鐵屑．得到鐵屑用量對(duì)鉻和錳去除率的影響如下圖所示。則在pH一定時(shí)，廢水中鐵屑用量為____________時(shí)，錳、鉻去除率最好。

②取100mL廢水于250 mL三角瓶中，加入規(guī)定量鐵粉，調(diào)成不同的pH。得到pH對(duì)鉻和錳去除率的影響如下圖所示。則在鐵屑用量一定時(shí)，廢水pH=__________時(shí)錳、鉻去除率最好。

Answer 1

【答案】Cr2O72++6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O Cr(OH)3 +OH-=CrO2-+2H2O 3×10-6 mol/L 2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH- 增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性 15% 4

【解析】

(1)①Cr2O72-與FeSO4溶液在酸性條件下會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)；

②由題意可知，當(dāng)pH超過(guò)10即c(OH-)≥10-4mol/L時(shí)，Cr(OH)3轉(zhuǎn)變成CrO2-；

(2)①陰極上水中的氫離子放電生成氫氣；

②水是弱電解質(zhì)，導(dǎo)電性能較差，氯化鈉是強(qiáng)電解質(zhì)能增強(qiáng)水的導(dǎo)電性；

(3)根據(jù)圖可知，當(dāng)兩種離子的去除率都較大時(shí)所對(duì)應(yīng)的pH值和百分量即是待求值。

(1)①Cr2O72-與FeSO4溶液在酸性條件下會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，常數(shù)Cr3+、Fe3+、H2O，根據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒，可得反應(yīng)的離子方程式Cr2O72++6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O；

②由題意可知，當(dāng)pH超過(guò)10即c(OH-)≥10-4mol/L時(shí)，Cr(OH)3轉(zhuǎn)變成CrO2-，發(fā)生Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O；

(2)①將含+6價(jià)鉻的廢水放入電解槽內(nèi)，用鐵作陽(yáng)極，加入適量的氯化鈉進(jìn)行電解，陽(yáng)極上鐵失電子生成二價(jià)鐵離子，陰極上氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為：2H++2e-=H2↑或2H2O+2e-=H2↑+2OH-；

②水是弱電解質(zhì)，所以蒸餾水的導(dǎo)電能力很小，氯化鈉是強(qiáng)電解質(zhì)，在水中能完全電離導(dǎo)致溶液陰陽(yáng)離子濃度增大，所以能增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性；

(3)①根據(jù)圖1知，當(dāng)鐵用量逐漸增大時(shí)，離子的去除率先增大后減小，當(dāng)廢水中鐵屑用量為15%時(shí)錳、鉻去除率最好；

②根據(jù)圖2知，當(dāng)溶液的pH值逐漸增大時(shí)，錳離子的去除率先減小后增大，鉻的去除率先增大后減小，當(dāng)pH=4時(shí)錳、鉻去除率最好。